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문제 정의
- 또한, TOPSIS법은 최대 이상적인 해와 최소 이상적인 해 등 2개의 이상적인 안이 필요하다. 그러나 ARAS법은 해양사고 50 %까지 줄이겠다는 해양교통안전공단의 한 개의 목표안과 대체안을 비교하여 의사결정을 수행하므로 단일의 목표치가 제시된 평가에 효과적이므로 본 연구에서 이용하고자 한다.
- 이러한 해양항공드론의 배치는 막대한 인프라가 투입되기 때문에 효율적인 운용을 염두에 두고 해역별 우선순위를 선정할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 우리나라 해역에서 해양항공드론의 배치권역에 대한 우선순위를 평가하였다. 이를 위해 본 연구에서는 해양항공드론 배치 권역의 객관적인 평가를 위해 평가항목은 정량화가 가능한 자료로 선정하였고, 권역 구분은 해양경찰서의 관할권역으로 선정하였다.
제안 방법
- 두 번째는 F-AHP법을 이용하여 중요도를 산출하는 것으로 일관성검사를 수행하고, 모든 평가항목의 중요도를 계산한다.
- 본 연구의 F-AHP법은 Ecer(2018)이 사용한 방법으로 Chang(1992)의 F-AHP법을 보완한 것으로 F-AHP법의 절차는 Chang(1992)이 제안한 방법을 따르며, 다만 삼각 퍼지수의 언어표현은 Chan and Kumar(2007)이 제안한 방법을 이용하고, 일관성 검증을 Kwong and Bai(2003)이 이용한 방법을 추가하여 F-AHP법의 완성도를 높인다.
- 마지막으로 ARAS법을 이용하여 우선순위를 결정한다. 이때 해양사고 50 % 달성의 목표치와 F-AHP법으로 산출한 중요도를 의사결정행렬에 입력 및 정규화하여 계산하고, 우선순위가 가장 높은 최적안을 선택하는 것이다.
- 따라서 본 연구는 우리나라 해역에서 해양항공드론의 배치권역에 대한 우선순위를 평가하였다. 이를 위해 본 연구에서는 해양항공드론 배치 권역의 객관적인 평가를 위해 평가항목은 정량화가 가능한 자료로 선정하였고, 권역 구분은 해양경찰서의 관할권역으로 선정하였다. 이는 해양경찰청이 우리나라 수색구조를 총괄 담당하는 조직이며 관할 경찰서별로 해양사고 등의 자료를 집계하여 통계자료로 공개하고 있어 객관적 자료의 확보와 평가가 비교적 용이하기 때문이다.
대상 데이터
- 2. The evaluation model to deploy Marine Air Drone.
- 본 연구에서는 평가항목의 추출 및 F-AHP평가를 위해 해양수산분야 전문가(교수, 연구원 등)에 대해 설문 및 면접조사하여 총 22부의 유효한 설문을 분석에 사용하였다. 평가항목의 선정을 위한 해양항공드론의 활용분야에 대한 선행연구는 Table 2와 같다.
- 따라서 해양경찰서별 배치 우선순위 결정을 위하여 해양항공드론 운영목표를 바탕으로 Table 3과 같이 평가항목을 구성할 수 있다. 본 연구에서는 현실적으로 획득할 수 있는 객관적 자료로 평가항목을 구성하기 위해 해양경찰청의 통계자료 항목을 이용하였다.
- 우리나라 해역에 해양항공드론의 배치를 평가하기 위해 본 연구에서의 대상해역은 해양경찰청 관할구역을 이용한다. 이는 우리나라의 수색구조가 실질적으로 해양경찰서별로 수행이 되고 있고, 해양항공드론의 운용을 위한 드론의 배치에 있어서도 드론의 운용거리 제약 및 효과적인 운용을 위해서 해양경찰서별로 운용될 것이기 때문이다.
이론/모형
- 마지막으로 ARAS법을 이용하여 우선순위를 결정한다. 이때 해양사고 50 % 달성의 목표치와 F-AHP법으로 산출한 중요도를 의사결정행렬에 입력 및 정규화하여 계산하고, 우선순위가 가장 높은 최적안을 선택하는 것이다.
- 본 연구에서 F-AHP의 쌍대비교에 활용되는 언어표현 척도와 이에 해당하는 삼각 퍼지수의 언어표현은 Table 1과 같이 Chan and Kumar(2007)을 활용한다.
- 해양사고의 예방과 피해의 최소화 등을 위해 해양항공드론의 이용에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 F-AHP법 및 ARAS법을 이용하여 우리나라 해역에 대하여 해양항공드론의 배치 우선순위를 결정하였다.
- 본 연구에서는 Kwong and Bai(2003)이 이용한 방법으로 일관성 검증을 수행하였는데, 각 삼각 퍼지수 M = (l,m,u)의 쌍대비교 행렬을 식(2)를 이용하여 크리습 수로 변환하여 통상의 AHP법으로 일관성 검사를 수행하였다.
- TOPSIS법은 최대 이상적인 해와 최소 이상적인 해를 고려하여 대체안을 선정하지만 ARAS법은 단일의 이상적인 해를 고려하여 대체안을 선정한다. 특히 해양교통안전공단에서는 10년내 해양사고를 50 % 감축하겠다고 발표하였고, 이는 해양사고 저감이라는 이상적인 해가 하나 존재하므로 본 연구의 평가에 적합한 방법이므로 ARAS법을 이용하고자 한다. ARAS법의 구체적인 절차는 아래의 6단계로 구성된다(Zavadskas and Turskis, 2010).
- 평가기법에 있어서는 AHP법을 퍼지이론으로 확장한 F-AHP법(Fuzzy-Analytic Hierarchy Process법)과 ARAS법을 이용하였다. 이는 평가항목간의 중복성 등을 고려하기 위해 Fuzzy 수를 이용한 AHP 평가법이 해양분야 뿐만 아니라 여러 분야에서 널리 이용되고 있기 때문이다.
- 한편, Fuzzy AHP는 통상의 AHP분석 절차를 따르면서 퍼지수를 이용하고 있으며, 이 중 Chang(1992)이 제안한 Extent analysis method가 가장 일반적으로 사용되고 있으므로 본 연구에서도 이 방법을 이용한다. Chang(1992)의 Fuzzy-AHP는 아래와 같은 4단계의 절차로 구성된다.
성능/효과
- 1. 평가항목은 연안 실종자수, 선박 실종자수와 해양오염유출량, 선박 사상자수, 연안 사상자수, 스크류 감김 사고 항목 등6개로 선정되었다.
- 2. 평가항목의 중요도는 연안 실종자수(MS)가 0.313로 가장 높게 나타났고, 선박 실종자수(MV) 0.285, 연안 사상자수(DS) 0.166, 선박 사상자수(DV) 0.128, 해양오염유출량(OP) 0.057, 부유물 감김(GS) 0.051순으로 높게 나타났다.
- 3. 평가결과 목포해양경찰서가 5.468로 가장 높게 나타났고, 인천 4.130, 서귀포 3.910, 태안 3.623, 완도 2.752, 여수 2.361, 포항 2.194, 통영 2.131, 군산 1.830, 보령 1.521, 제주 1.305, 부안 1.207, 동해 1.204, 속초 1.072, 울산 0.928, 울진 0.604, 부산 0.661, 창원 0.511, 평택해양경찰서 0.588 순으로 우선순위가 높게 나타났다.
- Table 5에서 보이는 바와 같이 최종 정규화된 중요도W는 연안 실종자수(MS)가 0.313으로 가장 높게 나타났고, 선박 실종자수(MV) 0.285, 연안 사상자수(DS) 0.166, 선박 사상자수(DV) 0.128, 해양오염유출량(OP) 0.057, 부유물 감김(GS) 0.051 순으로 높게 나타났다.
- 각 평가항목에 대해 가중치 적용 후 목표치와 대체안을 비교하면 선박 실종자수 및 연안 실종자수는 각각 기준보다 낮은 곳은 15곳, 높은 곳은 4곳으로 나타났다. 스크류 감김 사고, 연안과 선박 사상자수, 해양오염 유출량은 19곳 모두 기준보다 낮게 나타났다.
- 각 평가항목에 대해 가중치 적용전의 목표치와 대체안을 비교하면 스크류 감김 사고는 기준보다 낮은 곳은 4곳, 높은 곳은 15곳으로 나타났다. 선박 사상자수는 기준보다 낮은 곳은 10곳, 높은 곳은 9곳으로 나타났고, 연안 사상자수는 기준보다 낮은 곳은 1곳, 높은 곳은 18곳으로 나타났다.
- 따라서 해양항공드론의 배치는 해양사고 50 % 저감의 목표치보다 높게 나타난 목포해양경찰서의 가장 우선적인 배치 및 인천, 서귀포, 태안, 완도, 여수, 포항, 태안, 군산, 보령, 제주, 부안, 동해, 속초해양경찰서 등을 중심으로 우선배치가 필요하다.
- 본 연구는 우리나라 해역에서 해양항공드론의 우선 배치를 평가하기 위해 평가항목을 추출하고, F-AHP법 및 ARAS법을 이용하여 우선배치 해역을 평가하였다는데 의의가 있다.
- 각 평가항목에 대해 가중치 적용 후 목표치와 대체안을 비교하면 선박 실종자수 및 연안 실종자수는 각각 기준보다 낮은 곳은 15곳, 높은 곳은 4곳으로 나타났다. 스크류 감김 사고, 연안과 선박 사상자수, 해양오염 유출량은 19곳 모두 기준보다 낮게 나타났다.
- 연안 실종자수는 인천이 5명으로 가장 높고, 완도, 창원, 부산, 울산, 울진이 0명으로 나타났다. 해양오염 유출량에서는 보령이 48.7 kl로 가장 많고, 군산과 울산이 0.1 kl로 가장 낮은 것으로 나타났다.
후속연구
- 그러나 국내연구는 해양항공드론의 활용분야를 언급하였고, 국외연구는 드론의 커버리지를 고려한 최적배치에 대한 연구로 해양항공드론의 우선배치를 위한 구역을 평가한 본 연구와는 차이가 있다. 또한 본 연구에서 이용한 F-AHP법 및 ARAS법을 이용한 평가는 국내 및 해양분야에서 적용이 많지 않으므로 유용한 평가기법이 될 것이다.
- 이상의 연구를 살펴보면 해양항공드론의 운용범위는 해양사고를 예방, 사고의 전후 감시와 정찰 등이 우선 목적이 될 것이다. 따라서 해양경찰서별 배치 우선순위 결정을 위하여 해양항공드론 운영목표를 바탕으로 Table 3과 같이 평가항목을 구성할 수 있다.
- 향후연구에서는 해양항공드론의 효과적인 운용을 위한 타당성 분석, 경제성 및 효율성을 고려한 최적배치 등으로 연구를 확장할 필요가 있다.
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